張爽，陳紀文

（廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，廣東佛山 528300）

塑料產(chǎn)品因化學穩(wěn)定性、絕熱性、電絕緣性強，在機械工業(yè)、建筑、交通行業(yè)得以廣泛應用。塑料制品使用量增加，產(chǎn)生大量廢棄物，嚴重影響生態(tài)環(huán)境。注重廢舊塑料回收處理和再生利用，對塑料行業(yè)持續(xù)發(fā)展意義重大。

回收廢舊塑料包括能量回收法、物理回收法、化學回收法[1]：能量回收法是采用燃燒方式，獲取廢舊塑料熱能；物理回收法是對廢舊塑料進行分選、清洗、破碎處理；化學回收法是采用熱分解、化學分解方式，將塑料有機成分轉(zhuǎn)變?yōu)槭突ぴ?。無論采用何種回收方法，分選是廢舊塑料回收的基礎，以下將主要就廢舊塑料分選的流程、技術、設備等進行介紹和闡述。

1 塑料分選工藝流程

在塑料分選工藝流程中，重要處理工序包括篩選、風選、光選處理。垃圾先進行篩選，回填垃圾內(nèi)的渣土，剩余物質(zhì)進入到人工分揀環(huán)節(jié)，應用磁選方式回收廢舊金屬，剩余物質(zhì)進入到撕碎環(huán)節(jié)。撕碎處理之后，進入到篩選環(huán)節(jié)，輕物質(zhì)進入智能垃圾分選系統(tǒng)，其他物質(zhì)進入風選環(huán)節(jié)，生成成品骨料。塑料分選工藝流程如圖1所示。

圖1 塑料分選工藝流程

破袋處理時，應將垃圾處理為標準粒度。由于生活垃圾成分復雜，在設計相關的設備時，應具備垃圾過破碎、防纏繞等功能。破袋處理后，對垃圾進行風選處理。1級風選可以在重物料中分離出塑料，1級風選之后，將垃圾劃分為重組分區(qū)、混合區(qū)和輕組分區(qū)。對于重組分區(qū)，可以采用直埋方式處理；針對混合區(qū)，則返回到前面風選；針對輕組分區(qū)，由于不同物質(zhì)物理特性接近，采用1級風選無法分離，還需做好2次風選。變重處理屬于垃圾處理的核心工藝。在1級風選后，輕物質(zhì)物理特性接近，分選難度大[2]，因此需要采用變重工藝，按照不同物質(zhì)親水性特點，改變物質(zhì)容重與形態(tài)，之后通過風選方式分離塑料與紙張。應用此種處理工藝，可以簡化分選塑料工序，提升分選效率。

2 廢舊塑料分選技術

廢舊塑料分選技術可劃分為傳統(tǒng)分選和近代分選，傳統(tǒng)分選包括人工分選、篩分分選、密度分選和風力分選，近代分選包括電磁分選、渦電流分選、顏色法和光選技術。不同技術方法都可以作用到分離混合廢舊塑料中，但是不同方法的使用范圍、準確性、分離效率差別比較大。

2.1 人工分選技術

人工分選是通過操作人員經(jīng)驗識別、操作儀器，分類處理大體積塑料制品，如使用塑料的家具、家用電器外殼、兒童工具等。人工分選設備要求較低，但對操作人員分選經(jīng)驗要求比較高[2]。機器無法代替人工分選效果，但是人工分選操作效率低，勞動強度大。

2.2 篩分分選技術

篩分分選技術是按照篩孔標準，以滾動振動方式使用機械篩將破碎后的廢舊塑料分離。該項技術不能對廢舊塑料種類進行識別，配合其他分選技術，可以提升廢舊塑料分選效率。

2.3 密度分選技術

密度分選技術可以借助塑料間密度差異，合理分離廢舊塑料制品。在工業(yè)操作中，使混合廢舊塑料通過不同密度液體分離槽，按照塑料在液體中浮沉情況，合理劃分塑料類別。該項技術操作簡單，可以應用到高分離密度差塑料顆粒中，然而處理期間會產(chǎn)生廢水，不能對相近密度塑料進行分離處理[3]。

2.4 風力分選技術

在空氣流中，使用風力分選技術，可以根據(jù)形狀、粒徑、密度等指標使塑料顆粒分離。將破碎塑料置入分選裝置中噴射，風從逆向或橫向吹掃，通過不同塑料對氣流阻力、重力合力差異，做好分選處理。應用該項技術，可以分離尺寸與形狀均勻、密度差異大的塑料顆粒[4]，也可以去除塑料中的金屬與雜質(zhì)。

1級風選可以在重物料中分離出塑料，1級風選之后，將垃圾劃分為重組分區(qū)、混合區(qū)和輕組分區(qū)。對于重組分區(qū)，可以采用直埋方式處理；針對混合區(qū)，則返回到前面風選；針對輕組分區(qū)，由于不同物質(zhì)物理特性接近，采用1級風選無法分離，還需做好2次風選。

變重處理屬于垃圾分選的核心工藝。在1級風選后，輕物質(zhì)物理特性接近，分選難度大[5]，因此需要采用變重工藝，按照不同物質(zhì)親水性特點，改變物質(zhì)容重與形態(tài)，之后通過風選方式分離塑料與紙張。應用此種處理工藝，可以簡化分選塑料工序，提升分選效率。

2.5 電磁分選與渦電流分選

電磁分選是通過分選設備磁場，從混合廢舊塑料中準確分離出磁性物質(zhì)。渦電流分選技術，則是利用物質(zhì)導電率不同實現(xiàn)分選，將高電導率、低密度物質(zhì)和低電導率、高密度物質(zhì)分離，導體與非導體物質(zhì)分離，回收混合廢舊塑料內(nèi)的有色金屬。聯(lián)合使用電磁分選技術和渦電流分選技術，能夠去除廢舊塑料的鐵磁性、非鐵磁性金屬雜質(zhì)。

2.6 顏色分選

按照塑料顏色差異實施分離的技術即顏色分選技術。廢舊塑料通過多個濾色器，將不同亮度換算為電流值進行識別，利用分離裝置合理劃分不同顏色塑料。顏色分選技術可以分離具備顏色差別的塑料品，無法對廢舊塑料種類進行識別。

2.7 光選技術

塑料種類不同，所具備的光譜性能也不同。采用不同光介質(zhì)，可以準確掃描聚合物，對廢舊塑料材料種類進行鑒別。在鑒別廢舊塑料時，所應用的光學分選技術非常多，如激光光譜法、中紅外光譜法、近紅外光譜法以及X射線分選法等。近紅外光譜技術，光譜分析信號獲取難度小，且信息豐富，光譜區(qū)重疊吸收強度低，屬于優(yōu)先使用的光學分選技術[6]。光選技術應用范圍廣，可以識別多種塑料制品，聯(lián)合顏色分選技術，可以增強分選效果。

3 廢舊塑料分選設備

3.1 風力分選設備

風力分選設備是利用混合廢舊塑料中的物料在空氣介質(zhì)下的沉降差異實施分離。按照不同氣流送入方向，可以將風力分選設備劃分為垂直式和水平式兩種。其中，水平式設備結構簡單，便于檢修與維護，但是橫向尺寸大，會增加占地面積；垂直式設備分選效率高且占地面積小，然而風道結構復雜，多為鋸齒形分段[7]。一般情況下，風力分選機多采用循環(huán)氣流：廢舊塑料附著大量灰塵，風力分選處理之后，通過集塵裝置除塵，同時使用鼓風機送回至分選設備內(nèi)，從而形成循環(huán)氣流。

3.2 電磁分選設備

電磁分選設備具備較高通用性，磁選機涉及多種種類，按照主體構造可以劃分為輥式、簡式和盤式。

3.3 渦電流分選設備

渦電流分選設備由主體和控制柜構成，主體部分包括罩機、喂料系統(tǒng)、磁輥和機架。在分選設備中，磁輥為核心部件，會出現(xiàn)交變磁場，包括滾筒、導磁筒和永磁體三部分。傳統(tǒng)同心式磁輥，鐵質(zhì)粒子滲透到皮帶內(nèi)，磁輥筒殼無法排出，由于跳動摩擦生熱，會導致皮帶和滾筒被戳穿，繼而引發(fā)故障問題。偏心磁輥則可以隨著物料狀態(tài)的變化，對磁輥軸線位置、磁輥速度、輸送機速度、下料隔板位置進行調(diào)整，優(yōu)化物料分選效果，實現(xiàn)銅、鋁有色金屬、塑膠、玻璃等的分選。

3.4 顏色分選設備

顏色分選設備主要利用物料間顏色和反光率的差異，通過光電比色法和分選設備合理區(qū)分不同顏色物料類別。顏色分選設備類型多，包括下料單元、分選執(zhí)行單元、圖像采集識別單元和上料單元等。在顏色分選機中，圖像采集單元為核心組成，與設備性能、效率、成本關系密切，涉及光源背景、圖像處理計算機、圖像采集卡等核心技術。

3.5 近紅外光譜分選設備

近紅外光譜技術能夠滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求，實現(xiàn)非接觸無損檢測，在物質(zhì)檢測領域得以廣泛應用。紅外光譜分選設備涉及上料、傳送、識別與控制模塊。其中，識別模塊由近紅外光譜儀及其附屬部件構成。近紅外光譜分選設備性能穩(wěn)定性、信噪比、分辨率均比較高，可以加快掃描速度，聯(lián)合漫反射技術和透射技術可以高效采集光譜信息。

3.6 人工智能技術設備

目前，國外已推出新型的分揀機器人，通過多層神經(jīng)網(wǎng)絡、視覺系統(tǒng)對物體進行識別，分揀速度高達每分鐘70次，有效提高資源回收與利用效率。同時，人工智能分揀機器人可以實現(xiàn)路由學習方式改進，提升系統(tǒng)整體性，確保識別操作準確性。

4 結語

在生活垃圾塑料處理中，合理應用分選技術，可以實現(xiàn)塑料制品循環(huán)利用，降低對環(huán)境的污染。隨著科技的進步，如何實現(xiàn)廢舊塑料高效分選、降低能源消耗、緩解能源資源緊張問題是該領域的研究方向。